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帧率

2018-08-20 16:37:22     所属分类:视频和电影技术

帧率帧率是用于测量显示帧数的量度。测量单位为“每秒显示帧数”(Frame per Second,FPS)或“赫兹”,一般来说FPS用于描述视频、电子绘图或游戏每秒播放多少幀。

目录

  • 1 帧率与人眼
  • 2 电影
    • 2.1 无声电影
    • 2.2 有声电影
  • 3 数位视频和电视标准
    • 3.1 画面撕裂
  • 4 常见影视帧率
  • 5 参考资料

帧率与人眼

人类视觉的时间敏感性和分辨率根据视觉刺激的类型和特征而变化,并且在个体之间是不同的。由于人类眼睛的特殊生理结构,如果所看画面之帧率高于每秒约10至12帧的时候,就会认为是连贯的[1],此现象称之为视觉暂留。这也就是为什么电影胶片是一格一格拍摄出来,但是借由快速播放,能让画面看起来是连续的。

当调制光(如计算机显示器)闪烁的频率高于约50Hz至60Hz时,主流研究把在此状态下的调制光认定为稳定状态。这种对调制光稳定感知,被称为闪烁融合阈值。然而,当调制光不均匀且包含图像时,所需要的闪烁融合阈值要高得多。[2]如果人需要在一连串不同图像中识别指定图像,图像出现时间仅需13毫秒。[3]视觉残留有时会导致非常短暂的单毫秒视觉刺激,其感知持续时间在100毫秒至400毫秒之间。多个短暂刺激有时也能合成单个刺激,例如在10毫秒的绿色闪光后出现10毫秒的红色闪光,会被感知为单一的黄色闪光。[4]

电影

无声电影

早期的无声电影的帧率介于16到24帧/秒之间[5],但是由于摄像机由手摇驱动,所以在摄影过程中经常改变帧率来表现情绪。要改变影院中的帧率,还可以通过调节放映机的卷片机构电压变阻器来完成。[6]无声电影常用比拍摄时更高的帧率来放映。[7]虽然帧率足以让人感觉到运动,但往往被认为是在放快镜。通过放映机上两片式或三片式的快门,将帧率提高到观众看到的两倍或三倍。托马斯·爱迪生曾指出,低于视觉皮层帧率下限48帧/秒,会导致眼睛疲劳。[8][9]在1920年代中后期,无声电影的帧率提高到20至26帧/秒之间。[8]

有声电影

当有声电影在1926年推出时,人耳对音频的变化更敏感,反而削弱人对电影帧率的关注。因为许多无声电影使用22至26帧/秒播放,所以选择中间值24帧/秒作为有声电影的帧率。从1927年到1930年,许多电影公司更新设备,24帧/秒成为35mm有声电影的标准。[1]当帧率为24帧/秒时,胶卷以456毫米(18英寸)/秒的速度经过放映机。这让双叶式快门以每秒48个画面的速度播放画面,满足爱迪生的建议。许多现代35mm电影放映机使用三叶式快门,可以每秒放映72个画面,每帧画面在屏幕上刷新3次。[8]

数位视频和电视标准

有声电影的拍摄及播放帧率均为每秒24帧,对一般人而言已算可接受,但对早期的高动态电子游戏,尤其是射击游戏或竞速游戏来说,帧率少于每秒30帧的话,游戏就会显得不连贯,这是因为计算机会准确地显示瞬时的画面(像是一台快门速度无限大的相机),没有动态模糊使流畅度降低。而使用相同帧率的摄影机拍摄物体移动时,该场景的视频必定会表现所有移动物体在曝光时间内所有位置的完整组合。因此很多新世代电玩游戏以动态模糊为特色。在实际体验中,60帧相对于30帧有着更好的体验。在机能有限的设备上,更多开发商为了实现更好的画面,牺牲流畅的60帧体验来换取画质的提升。流畅画面对于第一人称射击游戏很重要。有了平滑度高的60hz之后,更有极度连贯的120hz的电视推出,而超过大概85赫兹的视频,像是画面每更新一次只会发光几百分之一秒的阴极射线管及等离子显示器,此时已经到达大脑处理视频的极限[来源请求],人眼并无法分辨与更高更新率的差异,因此使用主动式快门眼镜的3D电视更新率达到200赫兹或以上,人眼无法看到左右视角切换的过程。[来源请求]

画面撕裂

画面撕裂,画面被分成3份。

现在显卡性能大幅提高,帧率太高出现画面撕裂。屏幕更新频率是固定的,通常是60Hz,如果显卡的输出高于60fps,两者不同步,画面便会撕裂。通常游戏内选项内的垂直同步(V Sync)打开后便可解决画面撕裂的问题

常见影视帧率

截至2013年,在电视和电影制作行业主要有三种常见帧率:24FPS、25FPS、30FPS,以及 HDTV 常用的50FPS和60FPS。更高的帧率在电影中,如48FPS已被彼得·杰克逊的霍比特人电影系列采用[10], 李安执导的电影比利·林恩的中场战事, 更是以120FPS拍摄;在电视中,如300FPS,则已被英国广播公司进行测试研究[11]

参考资料

  1. ^ 1.0 1.1 Read, Paul; Meyer, Mark-Paul; Gamma Group. Restoration of motion picture film. Conservation and Museology. Butterworth-Heinemann. 2000: 24–26. ISBN 0-7506-2793-X. 
  2. ^ James Davis, Humans perceive flicker artefacts at 500 Hz, Sci Rep (Wiley), 1986, 5: 7861, PMC 4314649, PMID 25644611, doi:10.1038/srep07861 
  3. ^ Detecting meaning in RSVP at 13 ms per picture. SpringerLink. December 28, 2013. 
  4. ^ Robert Efron. Conservation of temporal information by perceptual systems. Perception & Psychophysics: 518–530. doi:10.3758/bf03211193. 
  5. ^ Brown, Julie. Audio-visual Palimpsests: Resynchronizing Silent Films with 'Special' Music. (编) David Neumeyer. The Oxford Handbook of Film Music Studies. Oxford University Press. 2014: 588. ISBN 0195328493. 
  6. ^ Kerr, Walter. Silent Clowns. Knopf. 1975: 36. ISBN 0394469070. 
  7. ^ Card, James. Seductive cinema: the art of silent film. Knopf. 1994: 53. ISBN 0394572181. 
  8. ^ 8.0 8.1 8.2 Brownlow, Kevin. Silent Films: What Was the Right Speed?. Sight & Sound. Summer 1980, 49 (3): 164–167 [2 May 2012]. (原始内容存档于8 July 2011). 
  9. ^ Thomas Elsaesser, Thomas Elsaesser; Barker, Adam. Early cinema: space, frame, narrative. BFI Publishing. 1990: 284. ISBN 0-85170-244-9. 
  10. ^ 1, 华纳兄弟,霍比特人:意外旅程,官方网站
  11. ^ High Frame-Rate Television, BBC White Paper WHP 169, September 2008, M Armstrong, D Flynn, M Hammond, S Jolly, R Salmon

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